ES2297231T3 - Muestrador de liquidos y metodo. - Google Patents
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Abstract
Un muestreador (2) para muestrear una primera parte de un flujo líquido, en el que la primera parte pasa a través de una válvula (30) hacia una cámara de muestra (8), comprendiendo la válvula; una entrada de la válvula (24) acoplada a una entrada del muestreador; una salida de la válvula (36) abierta hacia la cámara de muestra (8), estando situada la salida de la válvula durante el uso, sustancialmente por de bajo de la entrada de la válvula; una cámara de cierre (32) que separa la entrada de la válvula de la salida de la válvula; un sobreflujo de válvula (34) que conduce fuera de la cámara de cierre, y un tubo de purga (40) que se extiende entre una entrada de purga (46) y una salida de purga (42), estando situada la entrada de purga dentro de la cámara de muestra y la salida de muestra estando situada durante el uso a un nivel por encima de la salida de la válvula.
Description
Muestreador de líquidos y método.
Esta invención se refiere a un muestreador de
líquidos y a un método para recoger una muestra líquida y a un
método de diagnóstico que comprende la recogida de orina.
Se sabe bien que muestrear orina puede ser una
herramienta eficaz de investigación y diagnóstico para investigar
el estado físico de un individuo.
El documento US 3982898 describe un dispositivo
de recogida y ensayo de una muestra de orina. En una realización de
una disposición de recogida de la parte delantera de una corriente
un par de tubos conectados telescópicamente se disponen en un
compartimento. El tubo superior recibe un miembro de embudo y tiene
un lado abierto en forma de boquilla roscada que se extiende hacia
un pasaje. El tubo inferior actúa como cámara de recogida y contiene
una bola flotante. Según la parte delantera de la corriente de
orina entra en el tubo inferior la bola flota y se asienta contra
el extremo inferior del tubo superior, sellando de esta manera el
tubo inferior. El flujo continuado de orina pasa a través del
pasaje.
La invención proporciona en un primer aspecto un
muestreador de líquidos y un método para muestrear un líquido como
se define en las reivindicaciones independientes adjuntas. Las
características preferidas o ventajosas de la invención se muestran
en las sub-reivindicaciones dependientes.
Como se ha indicado anteriormente, se sabe cómo
realizar ensayos de diagnóstico sobre muestras de orina. En un
segundo aspecto de la invención, sin embargo, el inventor ha
entendido que pueden conseguirse ventajas significativas e
implementarse nuevos ensayos de diagnóstico si se ensaya o investiga
una muestra de sólo la primera parte de la orina proporcionada por
un individuo. La primera parte de la orina puede denominarse orina
de primera evacuación.
Hay un problema, sin embargo, para aislar la
orina de primera evacuación sin diluir excesivamente el resto de
los contenidos de la vejiga del paciente o pacientes.
De esta manera, una realización preferida del
primer aspecto de la invención puede proporcionar ventajosamente un
muestreador para muestrear una primera parte de un flujo líquido. El
flujo líquido entra por una entrada del muestreador. La muestra
pasa desde la entrada a través de una válvula hacia una cámara de
muestra y después la válvula se cierra, desviando el resto del
flujo líquido a un pasaje de sobre-flujo o escape.
La válvula comprende una entrada de la válvula acoplada a la
entrada del muestreador, una salida de la válvula que se abre hacia
la cámara de muestra y que durante el uso se sitúa sustancialmente
por debajo de la entrada de la válvula, una cámara de cierre que
separa la salida de la válvula de la entrada de la válvula y un
sobre-flujo de válvula que conduce fuera de la
cámara de cierre. Cuando el nivel de líquido en la cámara de muestra
alcanza un nivel predeterminado interrumpe el flujo de líquido a
través de la salida de la válvula y desvía posteriormente el flujo
a través de la entrada de la válvula en la cámara de cierre a través
del sobre-flujo de válvula.
Otra realización proporciona ventajosamente un
muestreador de orina de primera evacuación que un usuario puede
sostener convenientemente mientras proporciona una muestra de orina
a un embudo, el muestreador comprende adicionalmente una válvula
que dirige automáticamente un volumen deseado de orina de primera
evacuación a un cámara de muestra y el resto de la muestra de orina
a un pasaje de escape para desecharlo.
El muestreador de orina puede permitir de esta
manera al usuario orinar de forma continua sin necesidad de
controlar la vejiga o la opción potencialmente enrevesada de mover
un receptáculo de recogida fuera de la corriente de orina.
Ventajosamente, la válvula proporcionada dentro
del muestreador puede sellar la cámara de muestra después de la
recogida de la primera parte del flujo de líquido o la orina de
primera evacuación, hasta que la cámara de muestra se retira del
muestreador, incluso si el muestreador se inclina o se pone
boca-abajo con la cámara de muestra en su sitio.
En las realizaciones, preferidas, el muestreador
puede recoger ventajosamente los primeros 2 ml a 5 ml o 10 ml de un
flujo líquido o una muestra de orina, aunque los parámetros del
muestreador pueden variarse para recoger diferentes volúmenes de
líquido. La muestra recogida puede diluirse también a un grado
limitado por el líquido u orina suministrado posteriormente en el
flujo líquido o la muestra de orina. Esta dilución depende de la
velocidad de funcionamiento y de la eficacia de acción de la válvula
del muestreador y puede depender de otros parámetros tales como la
velocidad de suministro del flujo líquido o la muestra de orina.
Claramente, el muestreador puede encontrar
aplicaciones en el muestreo de la primera parte de cualquier flujo
líquido. La técnica no se limita a muestrear orina.
Aunque la invención se refiere principalmente a
(y se describe con respecto a) aparatos y métodos adecuados para
muestrear una primera parte de un flujo líquido (es decir, la orina
de primera evacuación), el aparato y los métodos pueden emplearse
para recoger una o más muestras posteriores después de que se haya
recogido la primera parte. De esta manera, el líquido del
sobre-flujo puede recogerse (todo o en parte) para
cualquier propósito posterior independientemente de si se desea la
muestra de la primera parte o simplemente se descarta. Cuando se
realiza un ensayo diagnóstico de orina, puede recogerse orina de
primera evacuación y de última evacuación (por ejemplo, la orina de
corriente media) y pueden ensayarse cualquiera o todas las
muestras.
Las realizaciones específicas de la invención se
describirán ahora a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista de tres cuartos de un
muestreador de orina que representa la invención;
La Figura 2 es una vista trasera del muestreador
de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista lateral izquierda del
muestreador de la Figura 1;
La Figura 4 es una vista frontal del muestreador
de la Figura 1;
La Figura 5 es una vista en planta del
muestreador de la Figura 1;
La Figura 6 es una vista inferior del
muestreador de la Figura 1;
La Figura 7 es una sección vertical de
muestreador de la Figura 1;
La Figura 8 es una vista lateral de un
muestreador que es esencialmente idéntico al de la Figura 1 que
muestra las posiciones de las secciones transversales mostradas en
las Figuras 9, 10 y 11; y
Las Figuras 12 a 26 son secciones verticales de
una parte central del muestreador de la Figura 1 en diversas etapas
de la recogida de orina.
Una realización preferida proporciona un
muestreador de orina fabricado a partir de componentes plásticos,
como se muestra en las Figuras 1 a 6, y en sección en la Figura 7.
En las Figuras 8 a 11 se muestra un muestreador sustancialmente
idéntico que difiere sólo en los detalles de construcción. Los
muestreadores de estas realizaciones se fabrican a partir de
acrílico mecanizado. Para producción en masa, es preferible preparar
el muestreador por moldeo por inyección y usar diferentes
materiales plásticos adecuados para moldeo.
Las dimensiones del muestreador de la
realización descrita a continuación se han desarrollado para el
material acrílico. Si el muestreador se fabrica a partir de un
material diferente puede anticiparse alguna modificación de las
dimensiones del muestreador, particularmente si las propiedades de
humectación del material (para el líquido a muestrear) difieren
significativamente de aquellas del acrílico. Los principios de
operación del muestreador son materiales independientes, sin
embargo, sólo se requeriría el desarrollo rutinario no inventivo
dentro de la capacidad de la persona especialista en la técnica para
fabricar un muestreador de un material diferente o para un líquido
diferente a la luz de los contenidos de este documento.
El muestreador 2 comprende una parte superior 4,
una parte de válvula 6 y una cámara de muestra 8. La parte de
válvula es un pulsador sobre el extremo inferior de la parte
superior, que proporciona un cierre hermético a líquidos, y se
retiene mediante un retén 10. La cámara de muestra es un pulsador
sobre la parte de válvula, proporcionando un cierre hermético a
líquidos y aire. El retén asegura que la cámara de muestra puede
retirarse sin separar accidentalmente las partes superior y de
válvula.
El muestreador de la realización está diseñado
para usar en una orientación sustancialmente vertical, con la
cámara de muestra en el fondo. El siguiente texto describirá esta
orientación.
El extremo superior de la parte superior forma
un embudo 12 para recibir la orina. Se proporciona un agarradero 14
para que el usuario sujete el muestreador mientras proporciona una
muestra de orina. Dentro del embudo, se coloca un tabique deflector
16 para modular el flujo de orina y reducir la turbulencia en la
salida del embudo 18. El agarradero, el tabique deflector y una
parte del embudo pueden moldearse como un componente separado y
unirse en al resto de la parte superior mediante un clip 19 por
comodidad de fabricación.
La salida del embudo 18 drena hacia un primer
depósito de primera retención 20 dentro de la parte superior del
muestreador. El depósito de primera retención es sustancialmente
cilíndrico excepto en su extremo inferior, donde una sección
ahusada troncocónica 22 lo une a una entrada de la válvula
sustancialmente cilíndrica 24, que es preferiblemente de sección
transversal circular. Cuando una muestra de orina entra en el
embudo, drena hacia el depósito de primera retención y fluye a
través de la entrada de la válvula, en una corriente cilíndrica
fuera de la parte superior del muestreador. El caudal se determina
fundamentalmente mediante la sección transversal y las longitudes
de la entrada de la válvula y la sección ahusada y el cabezal de
líquido en el depósito de primera retención.
Por debajo del nivel de la salida del embudo y
en el extremo superior del depósito de primera retención, un
sobre-flujo principal 26 conduce a un pasaje de
escape vertical 28, que se extiende hacia abajo, sustancialmente
paralelo al depósito de primera retención y a la entrada de la
válvula.
Cuando la parte superior del muestreador se
asegura a la parte de válvula, la entrada de la válvula forma el
componente más superior de una válvula 30. La estructura de la
válvula puede observarse en las vistas de sección de las Figuras 7,
9, 10 y 11.
En su extremo inferior, la entrada de la válvula
conduce a una cámara de cierre 32. Esta cámara es mayor que la
entrada de la válvula en sección transversal horizontal y sus
paredes laterales se ajustan de nuevo desde las paredes de la
entrada de la válvula para no interferir con el flujo de orina fuera
de la entrada de la válvula. La cámara de cierre se extiende
horizontalmente a un sobre-flujo de cámara de cierre
34, que drena hacia el escape 28.
Un pasaje ahusado 38 se extiende hacia abajo
desde la cámara de cierre, conduciendo a una salida de la válvula
36 sustancialmente cilíndrica más estrecha que se abre hacia la
cámara de muestra. La salida de la válvula se alinea con la entrada
de la válvula y es preferiblemente de sección circular, teniendo un
diámetro ligeramente mayor que la entrada de la válvula. De esta
manera, durante el uso, una corriente de orina puede pasar desde la
entrada de la válvula inicialmente a través de la cámara de cierre y
la salida de la válvula sin tocar las paredes de cualquiera de las
cámaras de cierre o la salida de la válvula.
La salida de la válvula está ligeramente
desplazada a un lado de la cámara de muestra. Esto da lugar a
espacio para un tubo de purga 40 que se extiende desde el interior
de la cámara de muestra hacia arriba a través de la cámara de
cierre y que se abre en su extremo superior 42 en una cavidad del
tubo de purga 44. El extremo inferior del tubo de purga es ciego,
aunque se define uno o más orificios de purga 46 en una pared
lateral del tubo de purga cerca de su extremo inferior. Los
orificios preferiblemente no se abren aunque estén orientados hacia
el centro de la cámara de muestra y la salida de la válvula o la
dirección opuesta hacia la parte más cercana de la pared de la
cámara de muestra, aunque abiertos lateralmente, hacia o fuera del
plano de la sección en la Figura 7. Esto reduce el riesgo de
salpicado de líquido en la cámara de muestra que puede bloquear los
orificios de purga de forma prematura.
El tubo de purga se moldea como parte de la
parte de válvula del muestreador y cuando el muestreador se
ensambla, su extremo superior entra en la cavidad del tubo de
purga, que es un hueco moldeado en la parte superior del
muestreador. Cuando el muestreador se ensambla, la cavidad del tubo
de purga se conecta a y se extiende hacia arriba desde la cámara de
cierre, el extremo superior del tubo de purga se extiende hacia la
cavidad a lo largo de la entrada de la válvula 24.
Como se muestra en la sección transversal de la
Figura 11, el tubo de purga no necesariamente tiene que ser de
sección circular aunque ventajosamente es de sección alargada o
arqueada para maximizar el área de sección transversal de la purga
mientras que se mantiene espaciada de la salida de la válvula y de
la corriente de orina que pasa hacia la cámara de muestra. Es
ventajoso para la cámara de muestra purgarla libremente para
permitir que la orina de primera evacuación fluya tan rápido como
sea posible hacia la cámara de muestra. Esto reduce el riesgo de
que la orina de primera evacuación se mezcle con las partes
posteriores de la muestra de orina en el depósito de primera
retención.
Las Figuras 12 a 26 ilustran el funcionamiento
del muestreador de la realización durante la recogida de una
muestra de orina de primera evacuación a partir de una muestra de
orina. Cada figura muestra el muestreador en sección transversal
omitiendo sus extremos superior e inferior para centrarse en el
funcionamiento de la válvula. Los números de referencia que
identifican componentes del muestreador se muestran en la Figura 12
aunque se han omitido en las Figuras 13 a 26 por claridad.
La Figura 13 muestra una muestra de orina 100
que entra en el embudo y se drena entre el embudo y el tabique
deflector hacia la cámara de primera evacuación. Inicialmente, la
orina fluye a través de la entrada válvula 24 y pasa como una
columna cilíndrica o chorro 102 hacia la cámara del muestreador. El
diámetro de la columna de orina o chorro 102 se determina
fundamentalmente por la forma y tamaño de la entrada de la válvula y
se dispone de manera que la columna pasa directamente a través de
la cámara de cierre y la salida de la válvula en esta etapa.
El caudal a través de la entrada de la válvula
se predetermina para que sea más lento que el caudal hacia el
embudo y de esta manera, como se muestra en la Figura 14, el nivel
de líquido dentro de la cámara de primera evacuación 20, 22 por
encima de la entrada de la válvula empieza a subir como se muestra
en las Figuras 14 a 16, hasta que alcanza un nivel 104 justo por
debajo del sobre-flujo principal 26, como se muestra
en la Figura 16. Durante este tiempo, el nivel de líquido 106 en la
cámara de muestra aumenta. Después de este punto, como se muestra
en la Figura 17, la orina 108 comienza a fluir hacia el
sobre-flujo principal y el escape 28 evitando que
el nivel de líquido suba más dentro del muestreador.
Aproximadamente en esta etapa, como se muestra
en la Figura 17, el nivel de líquido 110 en la cámara de muestra
sube para cubrir los orificios de prueba 46 cerca del extremo del
tubo de purga 40. En la Figura 17, esto ocurre al mismo tiempo que
el líquido en el depósito de primera retención
sobre-fluye a través del sobre-flujo
principal. Este no es siempre el caso, sin embargo. Por ejemplo, si
la muestra de orina se proporciona más rápidamente, el depósito de
primera retención sobre-fluirá antes que el nivel
del líquido en la cámara de muestra cubra los orificios de
purga.
Aunque la cámara de muestra se llena, hasta el
punto en el que se cubren los orificios de purga, el aire desplazado
de la cámara de muestra por el líquido pasa a través de los
orificios de purga a lo largo del tubo de purga a través de la
cavidad del tubo de purga y escapa a través de la cámara de
sobre-flujo de la cámara de cierre. Cuando los
orificios de purga se cubren, sin embargo, el aire no puede escapar
más a lo largo de esta ruta. La única vía de escape es pues hacia
arriba a través de la salida de la válvula (a lo largo de la columna
de orina que entra en la cámara de muestra) y a través del
sobre-flujo de la cámara de cierre. Como el aire en
la cámara de muestra fluye hasta la salida de la válvula, contra la
dirección de flujo de la orina y la presión de aire en la cámara de
muestra aumenta, la columna de orina se altera y se abomba y toca
las paredes de la salida de la válvula. El abombamiento inicial de
la columna de orina se muestra como 112 en la Figura 17.
Cuando la columna de orina humedece la salida de
la válvula alrededor de toda su circunferencia, no puede escapar
más aire de la cámara de muestra. La combinación de atracción
capilar entre la orina y la pared de la salida de la válvula y el
aumento de presión de aire en la cámara de muestra evita el flujo
adicional de orina 114 a través de la salida de la válvula, como se
muestra en la Figura 18.
Esto cierra eficazmente la válvula 30. Como se
muestra en las Figuras 18 a 20, no entra más orina en la cámara de
muestra y la cámara de cierre se llena por la orina que fluye a
través de la entrada de la válvula desde el depósito de primera
retención. Este líquido cubre el extremo inferior de la cavidad del
tubo de purga, proporcionando un cierre adicional para evitar que
el aire salga de la cámara de muestra. Como se muestra en la Figura
20, este líquido 116 escapa a través del sobre-flujo
de la cámara de cierre. En el mismo momento, si la orina aún está
entrando en el embudo, cualquier exceso 118 en la parte superior del
depósito de retención escapa a través del
sobre-flujo principal.
Cuando el suministro de la muestra de orina al
embudo cesa, como se muestra en la Figura 21 cualquier líquido 120
por encima del sobre-flujo principal drena a través
del sobre-flujo principal mientras que el líquido
en el depósito de primera retención y la cámara de cierre drena a
través del sobre-flujo de la cámara de cierre. Este
proceso continua como se muestra en las Figuras 22 a 25 hasta que el
depósito de primera retención y la cámara de cierre se vacían. La
configuración final del muestreador se muestra en la Figura 26, en
la que la muestra deseada está en la cámara de muestra y un pequeño
volumen de orina 122 permanece en la salida de la válvula,
mantenido por atracción capilar. La cámara de muestra puede
separarse entonces del resto del muestreador sin desalojar el
líquido 122 del interior de la salida de la válvula, para análisis u
otros propósitos.
Puede observarse que la muestra de orina en la
cámara de muestra puede contener ventajosamente una gran proporción
de orina de primera evacuación, las partes posteriores de la muestra
se han dirigido al escape 28.
Puede observarse también que en la configuración
final del muestreador, mostrado en la Figura 26, la muestra se
mantiene de forma segura dentro de la cámara de muestra incluso si
el muestreador se inclina o se pone boca abajo. Una vez que la
salida de la válvula queda bloqueada por atracción capilar y los
orificios de purga se cubren por la muestra, el bloqueo de aire
dentro de la cámara de muestra puede evitar ventajosamente que la
muestra escape a través de la salida de la válvula o el tubo de
purga.
El ángulo del embudo se selecciona para
potenciar el flujo eficaz hacia el depósito de primera retención.
Si el ángulo del embudo es demasiado llano, puede ocurrir la mezcla
indeseable de orina en el embudo: sin embargo, si el ángulo del
embudo es demasiado pronunciado, la orina puede verse forzada
demasiado rápidamente hacia el depósito de primera retención
provocando turbulencia y mezcla en el depósito.
En la realización, un ángulo de embudo, entre
las dos paredes opuestas del embudo, es de 40 grados
El tabique deflector debe evitar que la orina
salga a chorro directamente hacia el depósito de primera retención,
lo que provocaría la mezcla o hacia el sobre-flujo
lo que produciría riesgo de perder la orina de primera evacuación.
El perfil del tabique deflector debe seleccionarse para potenciar el
flujo tangencial en lugar del flujo vertical dentro del muestreador
para reducir la mezcla y potenciar el flujo hacia el
sobre-flujo principal cuando el depósito de primera
retención se ha llenado. Esto ayuda a conseguir el objeto del
muestreador, de recoger los primeros mililitros de orina de la
muestra.
Cuando una muestra de orina entra en primer
lugar en el muestreador, entra en el depósito de primera retención
e inmediatamente empieza a fluir hacia la cámara de muestra. La
entrada de la válvula restringe el caudal de orina y de esta manera
según se llena la cámara de muestra, aumenta el nivel de orina en el
depósito de primera retención. Por lo tanto es deseable limitar la
mezcla de orina en el depósito de primera retención, de lo
contrario, las partes posteriores de la muestra de orina podrían
mezclarse con la orina de primera evacuación en el extremo inferior
del depósito de primera retención y entrar en la cámara de muestra,
diluyendo desventajosamente la muestra. El diseño del tabique
deflector puede ayudar a reducir dicha mezcla potenciando la
dirección de flujo horizontal en lugar de vertical dentro del
muestreador y especialmente dentro del depósito de primera
retención. Ventajosamente, limitar el flujo vertical puede conducir
a estratificación de la orina en el depósito de primera retención,
con un orina de primera evacuación más concentrada en el fondo, que
fluirá hacia la cámara de muestra, y orina que contiene una mayor
proporción de las últimas partes de la muestra de orina en la parte
superior.
En la realización, la holgura entre el extremo
del tabique deflector y el interior del embudo debe ser entre 1,5
mm y 3,0 mm. La holgura menor de 1,5 mm tiende a restringir el flujo
y conduce a una recogida de orina por encima del tabique deflector
que interrumpe el flujo hacia el muestreador. La holgura de más de 3
mm tiende a crear un riesgo de que la muestra de orina salga a
chorro directamente hacia el sobre-flujo principal
del depósito de primera retención.
El depósito atrapa la orina de primera
evacuación tan rápidamente como se suministra la muestra y limita la
mezcla con las partes posteriores de la muestra, que escapa a
través del sobre-flujo principal. En la práctica,
aproximadamente el primer 1 ml o 2 ml de la muestra entra en la
cámara de muestra rápidamente mientras se llena el depósito de
primera retención. Si el tamaño de muestra deseado es de 4 ml, el
equilibrio de la muestra está contenido en la etapa en la parte
inferior del depósito de primera retención y drena progresivamente
hacia la cámara de muestra. Las Figuras 13 a 16 ilustran este
proceso en la realización. Cuando el depósito de primera retención
se llena, su parte superior contiene líquido que no está destinado a
formar parte de la muestra pero que forma eficazmente un tampón
para proteger el líquido en la parte inferior del depósito de
primera retención de la turbulencia y mezcla causadas por la orina
adicional que entra en el muestreador y, de esta manera, ayuda a
reducir la dilución de la muestra. Esta es una faceta del fenómeno
de estratificación analizado anteriormente. De esta manera, la
capacidad del depósito de primera retención debe ser ventajosamente
mayor que el volumen de muestra deseado menos el volumen de la parte
de la muestra que entra en la cámara de muestra antes de que el
depósito de primera retención se haya llenado, más el volumen del
tampón líquido. En efecto, para volúmenes de muestra de pocos
mililitros estos significa que la capacidad del depósito de primera
retención ventajosamente aproximadamente es igual que el volumen de
muestra que se desea recoger.
El diámetro del depósito de primera retención
debe seleccionarse para evitar o reducir la mezcla entre la orina
en el fondo del depósito y la orina en una parte más alta del
depósito, que puede ocurrir si el diámetro es demasiado grande. (El
tema de mezcla y estratificación en el depósito de primera retención
se ha analizado anteriormente en relación con el diseño del tabique
deflector). Sin embargo, si el diámetro del depósito de primera
retención o el volumen es dema-
siado pequeño, entonces una parte de la orina de primera evacuación debe perderse a través del sobre-flujo principal.
siado pequeño, entonces una parte de la orina de primera evacuación debe perderse a través del sobre-flujo principal.
Como se ha descrito anteriormente, el depósito
de primera retención preferiblemente tiene un volumen mínimo para
evitar la dilución de la muestra, aunque también es deseable que su
diámetro o sección transversal no sea demasiado grande. Por lo
tanto puede haber la necesidad de un compromiso entre estas
dimensiones para evitar que la altura del depósito de primera
retención y, por lo tanto, la altura del muestreador, sean
indeseablemente grandes.
En la realización, el diámetro de la parte
cilíndrica del depósito es de 10 mm y su altura es de 50 mm. Esto
es apropiado para un volumen de muestra de 4 ml. Para diferentes
volúmenes de muestra de pocos mililitros, la altura u otras
dimensiones del depósito de primera retención pueden variarse
ventajosamente de manera que el volumen del depósito es
aproximadamente el mismo que el volumen de muestra.
La sección inferior del depósito de primera
retención, que puede denominarse embudo del depósito, combina el
diámetro del depósito de primera retención al del diámetro de la
entrada de la válvula. El ángulo del embudo de depósito debe
seleccionarse de la siguiente manera. Si i el ángulo es demasiado
llano, el flujo hacia la entrada de la válvula puede inhibirse. Si
el ángulo es demasiado inclinado puede potenciarse un flujo
excesivamente rápido a través de la entrada de la válvula. En la
realización, el embudo del depósito es de 10 mm de longitud,
combinando desde los 10 mm de diámetro del depósito de primera
retención a los 3,2 mm de diámetro de la entrada de la válvula.
En la realización, esto es un cilindro circular
de 3,2 mm de diámetro. Esto proporciona un chorro centrado o
columna de orina a través de la salida de la válvula hacia la cámara
de muestra.
El diámetro de la entrada de la válvula no
debería ser demasiado pequeño, en cuyo caso el chorro de orina que
produce podría perforar la gota de orina en la salida de la válvula
que se mantiene por acción capilar y evita el flujo adicional hacia
la cámara de muestra después de que se haya recogido la muestra.
Como se ha descrito anteriormente, la columna de
orina desde la entrada de la válvula pasa inicialmente a través de
la salida de la válvula directamente hacia la cámara de muestra. En
esta etapa es importante que la orina fluya libremente hacia la
cámara de muestra, por lo que es deseable evitar que la columna de
orina humedezca toda la circunferencia de la salida de la válvula,
lo que podría provocar la formación de un tapón de líquido
mantenido por acción capilar en la salida de la válvula y alterar
prematuramente o evitar que circule más flujo de orina hacia la
cámara de muestra.
Si el muestreador se inclina durante la recogida
de una muestra, la columna de orina producida por la entrada de la
válvula puede curvarse hacia abajo. La provisión de una entrada
ahusada a la salida de la válvula puede aumentar la tolerancia del
muestreador a inclinarse durante el uso, reduciendo la oportunidad o
la extensión del contacto entre la columna de orina y la
circunferencia de la salida de la válvula o el fondo de la cámara
de cierre al lado de la salida de la válvula.
Las dimensiones de la salida de la válvula
pueden seleccionarse ventajosamente a la vista de los siguientes
factores. Su diámetro debe ser suficientemente pequeño para permitir
que la muestra recogida en la cámara de muestra permanezca sellada
por la tensión superficial en la gota de orina suspendida, o tapón,
dentro de la salida de la válvula. El pasaje ahusado 38 que conduce
ante la salida de la válvula ayuda a hacer frente a cualquier
irregularidad en la corriente de orina que sale de la entrada de la
válvula, que puede surgir debido a turbulencia o inclinación del
muestreador.
Otro factor es la relación entre los tamaños y
posiciones de la entrada de la válvula y la salida de la válvula.
En las realizaciones descritas anteriormente la salida de la válvula
se alinea con y es de un diámetro ligeramente mayor que la entrada
de la válvula. Esta es una manera de conseguir los requisitos
funcionales de este aspecto del muestreador para que la columna de
orina desde la entrada de la válvula pase libremente a través de la
salida de la válvula hasta a un nivel de líquido predeterminado en
la cámara de muestra, la columna se altera y se forma un tapón de
líquido en la salida de la válvula, provocando que la orina
adicional se desvíe hacia la cámara de cierre. De esta manera, la
salida de la válvula puede ser de cualquier tamaño u orientación
siempre y cuando se satisfagan estos requisitos funcionales; por
ejemplo, puede inclinarse respecto a la entrada de la válvula de
manera que la orina inicialmente golpee y fluya a lo largo de pared
en un lado de la salida de la válvula hacia la cámara de
muestra.
En la realización, la salida de la válvula es un
cilindro circular de 4,2 mm de diámetro y 8,5 mm de longitud. El
pasaje ahusado en su entrada es de 3,5 mm y se ensancha a un ángulo
de 30 grados.
Cada orificio de purga deber ser suficientemente
pequeño para que cuando el nivel de orina en la cámara de muestra
suba para cubrir los orificios de purga, se evite por tensión
superficial que la orina entre al tubo de purga. La sección
transversal acumulada de todos los orificios de purga (o ranuras)
debe ser suficientemente grande para permitir que el aire escape a
través del tubo de purga suficientemente rápido para permitir que
la cámara de muestra se llene; es deseable permitir que la cámara de
muestra se llene suficientemente rápido para evitar la mezcla
innecesaria de la orina de primera evacuación en el depósito de
primera retención con las últimas partes de la muestra de orina.
Puede ser ventajoso usar orificios de purga con
forma de ranura, en lugar de orificios de purga circulares por
ejemplo para aumentar el flujo de aire mientras que se reduce la
dimensión lateral mínima de los orificios de purga y de esta manera
se hace más fácil que la tensión superficial bloquee los orificios
de purga.
En la realización, la dimensión máxima para
cualquiera de los orificios de purga es 0,5 mm, para evitar que la
orina entre en el tubo de purga y el área abierta total mínima de
todos los orificios de purga es de 0,8 mm^{2}, para proporcionar
un caudal de aire suficiente.
Como se ha descrito anteriormente, el extremo
inferior del tubo de purga en la realización puede sellarse y
evitar que entre más orina en la columna a través de los orificios
de purga definidos ventajosamente en el lado del tubo de purga
cerca de su extremo y en el lado del tubo de purga que no está
orientado hacia la columna de orina que entra en la cámara de
muestra ni hacia la pared de la cámara de muestra. Cuando la orina
entra en la cámara de muestra, tiende a salpicar, subiendo a un
nivel particularmente alto adyacente a la pared del tubo de muestra
más allá de la salida de la válvula. Esto se dirige por la tendencia
de la corriente de orina a rotar en el fondo del tubo de muestra,
siguiendo la pared en la cámara de muestra. La colocación de los
orificios de purga en los lados del tubo de purga ayuda de esta
manera a controlar el salpicado no deseado o prematuro de los
orificios de purga.
El extremo superior del tubo de purga se
introduce en la cavidad del tubo de purga. Debe observarse que
cuando la cámara de cierre se inunda después de la recogida de
muestra en la cámara de muestra, el extremo inferior de la cavidad
se sella en presencia de la orina, lo que ayuda a mantener la
presión de aire dentro de la cámara de muestra, que a su vez evita
el acceso adicional de orina hacia la cámara de muestra.
En la realización, la pared de la cavidad de
purga está separada del tubo de purga entre 0,25 mm y 0,5 mm.
La altura de la cámara de cierre determina la
distancia entre la entrada de la válvula y la salida de la válvula
y de esta manera puede afectar a la relación entre sus diámetros. La
capacidad de la cámara de cierre afecta también a cómo de rápida y
eficazmente se sella la cavidad de purga después de recoger la
muestra. Adicionalmente, la altura de la cámara de cierre afecta a
la tolerancia de la muestra para inclinarse durante el uso, dado
que la corriente de orina que sale de la entrada de la válvula debe
pasar a través de la cámara de cierre y la salida de la válvula
como se ha descrito anteriormente.
Si el volumen de la cámara de cierre es
demasiado grande o su altura es demasiado grande, entonces después
de que la orina deja de fluir hacia la cámara de muestra y empieza a
fluir hacia la cámara de cierre, puede tardar en alcanzar y cubrir
la cavidad del tubo de purga. Esto puede conducir a una falta de
fiabilidad, hasta que se cubra la cavidad del tubo de purga, el
sellado de la cámara de muestra depende del tapón del líquido en la
salida de la válvula y la acción capilar que sella los orificios de
purga. Si el volumen de la cámara de cierre es demasiado pequeño o
su altura es demasiado pequeña, entonces si la columna de orina que
fluye desde la entrada de la válvula accidentalmente golpea el
borde de la salida de la válvula dentro de la cámara de cierre,
puede recogerse suficiente líquido en la cámara de cierre para
cubrir la cavidad del tubo de purga y provocar que la válvula se
cierre prematuramente. De nuevo, esto es un asunto de falta de
fiabilidad, que puede conducir al funcionamiento inconsistente si
por ejemplo el muestreador se inclina o se agita excesivamente
durante la recogida de orina.
Se entenderá que otras características tales
como el pasaje de entrada ahusado de la salida de la válvula pueden
afectar también a estos aspectos del funcionamiento del muestreador;
el tamaño y forma del pasaje ahusado influye en el riesgo de que la
columna de orina golpee el fondo de la cámara de cierre adyacente al
borde de la salida de la válvula (o su pasaje de entrada ahusado) y
desvíe prematuramente el líquido hacia la cámara de cierre.
En la realización, la cámara de cierre es de 3,5
mm de altura y tiene un volumen de aproximadamente 320 mm^{3}.
Este sobre-flujo permite que la
orina de la cámara de cierre escape al pasaje de escape. La sección
transversal del sobre-flujo no debe ser demasiado
grande, de lo contrario vaciará la cámara de cierre demasiado
rápido, lo que podría romper el sellado proporcionado por la orina
en la cámara de cierre en la base de la cavidad de purga. Si el
sobre-flujo de la cámara de cierre es demasiado
pequeño, puede no permitir un flujo suficiente a través de la
cámara de cierre para bloquear la cavidad de purga suficientemente
rápido cuando la cámara de muestra se llena al nivel requerido.
En la realización del
sobre-flujo de la cámara de cierre es un pasaje
cilíndrico circular de diámetro 2,4 mm.
El muestreador de la realización se diseña para
recoger una muestra de 2 ml. Está diseñado para funcionar a
caudales de orina entre 15 ml y 30 ml por segundo. Para otras
aplicaciones, los tamaños de los componentes del muestreador pueden
alterarse apropiadamente, por ejemplo para recoger muestras de 5 ml
o 10 ml. Es deseable que la muestra sea tan pura como sea posible,
conteniendo idealmente sólo el volumen deseado de la orina de
primera evacuación. Normalmente, sin embargo, ocurre alguna dilución
de la muestra con las partes posteriores de la muestra de orina
debido a la mezcla en el depósito de primera retención. Los ensayos
han conseguido por ejemplo la recogida de muestras de 10 ml en las
que cada muestra se recogió de entre los primeros 12 ml de una
muestra de orina (mucho mayor).
Para un funcionamiento fiable, es importante que
las superficies internas del muestreador estén limpias y secas
debido a la humedad de los componentes tal como la salida de la
válvula y la cámara de cierre debe ser previsible. En una
realización, el muestreador debe fabricarse como un artículo
desechable y mantenerse en un recipiente sellado antes de usarlo,
asegurando que está limpio y seco cuando se usa. Si el muestreador
no es reutilizable, es importante poder desmantelarlo para la
limpieza y secado eficaz.
En una realización más sencilla, la cámara de
muestra no está provista con un tubo de purga que se extiende hacia
la cámara, aunque la salida de la válvula se alarga mediante una
parte tubular que se extiende hacia la cámara de muestra. Aunque la
cámara de muestra se está llenando, la columna de líquido desde la
entrada de la válvula pasa a través de la salida de la válvula y el
aire de la cámara se purga a través de la salida de la válvula a lo
largo de la columna líquida. Cuando el nivel de orina en la cámara
de muestra alcanza el final de la salida de la válvula de orina, no
puede escapar más aire y la columna de líquido en la salida de la
válvula se interrumpe, humedeciendo la circunferencia de la salida
de la válvula y formando un tapón líquido. Esto cierra la válvula,
separando la orina que fluye desde la entrada de la válvula hacia la
cámara de cierre y a través del sobreflujo de la cámara de
cierre.
Claims (18)
1. Un muestreador (2) para muestrear una primera
parte de un flujo líquido, en el que la primera parte pasa a través
de una válvula (30) hacia una cámara de muestra (8), comprendiendo
la válvula;
una entrada de la válvula (24) acoplada a una
entrada del muestreador;
una salida de la válvula (36) abierta hacia la
cámara de muestra (8), estando situada la salida de la válvula
durante el uso, sustancialmente por de bajo de la entrada de la
válvula;
una cámara de cierre (32) que separa la entrada
de la válvula de la salida de la válvula;
un sobreflujo de válvula (34) que conduce fuera
de la cámara de cierre, y
un tubo de purga (40) que se extiende entre una
entrada de purga (46) y una salida de purga (42), estando situada
la entrada de purga dentro de la cámara de muestra y la salida de
muestra estando situada durante el uso a un nivel por encima de la
salida de la válvula.
2. Un muestreador de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el nivel de la entrada de purga dentro
de la cámara de muestra determina el nivel de líquido a recoger
dentro de la cámara de muestra porque durante el uso la válvula se
cierra cuando el líquido en la cámara de muestra alcanza la entrada
de purga y la obstruye, evitando sustancialmente la purga adicional
de aire desde la cámara de muestra.
3. Un muestreador de acuerdo con la
reivindicación 1 o 2, en el que la salida de purga se abre hacia una
cavidad del tubo de purga que se extiende durante el uso hacia
arriba desde la cámara de cierre.
4. Un muestreador de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores en el que la entrada de purga
comprende uno o más orificios de purga definidos en una pared
lateral del tubo de purga.
5. Un muestreador de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores en el que la salida de la válvula
es sustancialmente de la misma forma, en sección transversal, que la
entrada de la válvula, y es de dimensiones transversales
mayores.
6. Un muestreador de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que la salida de la válvula
está alineada con la entrada de la válvula.
7. Un muestreador de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores en el que después de la recogida de
la muestra en la cámara de muestra el líquido adicional que entra a
la válvula durante el uso se drena a través del sobreflujo de
válvula.
8. Un muestreador de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que la entrada del
muestreador comprende un depósito de primera retención que se abre
hacia la entrada de la válvula.
9. Un muestreador de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que la entrada del muestreador comprende un
sobreflujo principal situado, durante el uso, en un extremo
superior del depósito de primera retención.
10. Un muestreador de acuerdo con la
reivindicación 8 o 9, en el que la entrada del muestreador comprende
un embudo de entrada que se abre hacia el depósito de primera
retención, estando provisto opcionalmente el embudo con un tabique
deflector para reducir la turbulencia dentro del depósito de primera
retención.
11. Un muestreador de acuerdo con la
reivindicación 9 en el que el sobreflujo de la cámara de cierre y el
sobreflujo principal conducen a una salida de sobreflujo común del
muestreador.
12. Un muestreador de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores en el que la cámara de muestra es
retirable.
13. Un muestreador líquido de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 provisto adicionalmente
con medios de recogida para recoger el sobreflujo de líquido.
14. Un método para muestrear una primera parte
de un flujo líquido usando un muestreador (2) como se define en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende las
etapas de:
hacer funcionar el muestreador de manera que el
líquido fluye inicialmente a través de la entrada de la válvula
(24) y después pasa a través de la cámara de cierre (32) y la salida
de la válvula (36);
recoger líquido en la cámara de muestra (8)
hasta que alcanza un nivel predeterminado al que el flujo de líquido
a través de la salida de la válvula se interrumpe de manera que
toca y humedece la pared de la salida de la válvula, bloquea la
salida de la válvula y cierra la válvula, evitando que haya más
flujo de líquido hacia la cámara de muestra; y
desviar el líquido adicional que fluye a través
de la entrada de la válvula para que fluya a través de la cámara de
cierre y el sobreflujo de válvula (34).
15. Un método de acuerdo con la reivindicación
14, en el que el nivel predeterminado es el nivel de la entrada de
purga.
16. Un método de acuerdo con la reivindicación
14, en el que el nivel predeterminado está en una salida de la
salida de la válvula, el flujo de líquido está interrumpido por el
líquido en la cámara de muestra que cubre la salida de la salida de
la válvula.
17. Un método de acuerdo con la reivindicación
14, 15 o 16 que usa un muestreador que comprende adicionalmente un
depósito de primera retención que conduce hacia la entrada de la
válvula y un sobreflujo principal situado durante el uso en el
extremo superior del depósito de primera retención que comprende las
etapas de;
hacer pasar líquido hacia el depósito de primera
retención, que fluye después hacia la entrada de la válvula;
drenar el exceso de líquido a través del
sobreflujo principal cuando el deposito de primera retención está
lleno; y
después de que la válvula se cierra, drenar el
depósito de primera retención a través de la entrada de la válvula,
la cámara de cierre y el sobreflujo de válvula.
18. Una válvula para un muestreador de líquidos
como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13
comprendiendo la válvula;
una entrada de la válvula (24), una salida de la
válvula (36) que puede acoplarse a una cámara de muestra del
muestreador, una cámara de cierre (32) que separa la entrada de la
válvula desde la salida de la válvula, un sobreflujo de válvula
(34) que conduce fuera de la cámara de cierre y un tubo de purga
(40) que se extiende entre la entrada de purga (46) y una salida de
purga (42), pudiendo situarse la entrada de purga dentro de la
cámara de muestra del muestreador y la salida de purga situándose,
durante el uso, a un nivel por encima de la salida de la
válvula.
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